[发明专利]一种铝合金-高强钢的电阻塞焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术，具体的说，是涉及电阻点焊技术领域。

背景技术

电阻点焊是通过大电流的直流电瞬间短路产生的高电阻热来完成焊接的一种技术，由于 其具有较高的自动化程度及生产效率，故被广泛应用于车身制造领域。然而随着车身轻量化 课题的提出，轻金属如铝合金和镁合金逐渐被运用于车身制造中。此外，新的钢种如先进高 强钢及超高强钢由于具有更高的强度质量比，也开始越来越多地取代传统钢种。于是在车身 制造中，不可避免地需要解决新材料的连接问题，这其中就包括了铝合金和高强钢的连接。 使用传统的电阻点焊焊接铝合金和高强钢时，由于两种材料的物理性能如熔点，热导率和线 膨胀率相差过大，焊接过程中会在界面形成硬脆的金属间化合物，严重恶化了接头质量。

因此本发明在传统的电阻点焊基础上，提出了一种新型的电阻塞焊方法。该方法既有别 于传统的孔塞焊方法：在一个件上预制铆钉孔，在孔内填补CO₂焊焊点，从而将有孔的件与 无孔的件连接起来的一种方式；也有别于最近被提出的电阻塞焊方法：在待焊两板上均预制 铆钉孔，将棒材或铆钉贯穿入两板中进行电阻点焊，从而将两板连接起来的一种方式。这两 种方法虽然能被应用于异种金属连接当中，但前者采用弧焊方法，效率低，后者需要在两板 上打孔，装配难度较高。本发明提出的方法相比与前述两种塞焊方法在效率和成本上均有所 改善，且经试验证明，使用该方法能够得到比传统电阻点焊更加可靠的铝合金/高强钢焊接接 头。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的技术问题，提供能够改善铝合金-高强钢点焊性能的方 法。

具体技术方案如下：

一种铝合金-高强钢的电阻塞焊方法；在铝合金板-高强钢板的搭接区域的中心位置的铝 合金板上设置有铆钉孔，孔直径与铆钉直径一致，将铆钉塞入铆钉孔中，铆钉下端与铝合金 板下部持平；使用逆变直流电阻点焊机在铆钉位置处施焊。

铆钉材质及尺寸的选用是本发明需要考虑的一个重要问题。选用铆钉的材质时，一方面 需要保证焊接过程中塞入铝板的铆钉能够与下钢板完成可靠连接，另一方面还需要考虑铆钉 的成本，故铆钉选用市场上常见的镀锌铁铆钉，材质为Q235钢。为确定合理的铆钉尺寸， 选用3mm、4mm、5mm、6mm四种直径的铆钉进行了试验。结果表明，铆钉直径从3mm上 升到5mm时，接头强度随铆钉直径升高而升高，当铆钉直径继续增大到6mm时，接头强度 反而降低。选用3mm和4mm直径铆钉时，接头呈现界面断裂的形式，而选用5mm和6mm 直径的铆钉时，接头呈现铝合金母材断裂的形式。当铆钉直径过小时，铆钉与高强钢形成的 熔核尺寸也就相应较小，承载能力不足，故在拉伸过程中破坏，呈现界面断裂，强度较低。 而铆钉尺寸增大时，形成的熔核尺寸也增大，当熔核承载能力足够强时，拉伸过程中断裂即 发生在了相对薄弱的铝合金母材。然而随着铆钉尺寸进一步增大，铝板处需要预制更大的铆 钉孔，降低了铝母材的有效承载面积，故拉伸强度反而降低。此外，基于轻量化的目的考虑， 铆钉直径应尽可能小，故对于该发明试验所用试板，使用5mm直径铆钉最佳。对于实际应用 中的情况，可依据相应原则确定使用何种尺寸、何种材质的铆钉。

焊接参数：电极压力3.6kN，焊接时间300ms，焊接电流7～10kA。焊接参数的选用原则 是在选用的焊接参数下能够实现高强钢与铆钉之间的牢固连接。

由于铆钉与高强钢为钢与钢之间的焊接，故在点焊过程中能够实现有效连接，铆钉与高 强钢之间形成的熔核成为承载部位，铆钉头对接头也起到了自锁作用。这样，硬脆的铝铁金 属间化合物将不再是主要承载部位，铝合金/高强钢接头性能得到提升。

本发明具有的优点和积极效果是：使用传统的电阻点焊设备就可以实现铝合金和高强钢 的可靠连接；只需在铝合金侧预制铆钉孔，降低了加工成本；并且此种工艺方法对材料的敏 感程度不高，易于推广应用于其他材料如镁合金和高强钢的连接。

附图说明

图1是电阻塞焊过程示意图；

图2是焊件装配俯视图；

图3是焊件装配正视图；

其中：1—点焊机，2—铝合金板，3—高强钢板，4—铁铆钉，5—搭接区域，6—铆钉 孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细 说明如下：